EP0032166A2 - Anschwemmfilter - Google Patents
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- B01D36/001—Filters in combination with devices for the removal of gas, air purge systems
Definitions
- Precoat filters are used in various industries and trades, for example in the clarification of alcoholic beverages, such as in particular in the clarification of wine.
- This category of filters is a pressure filter, in which a filter aid is washed onto a relatively large-pored support frame and the liquid to be clarified is pressed through this filter aid under pressure.
- the filter aid forms enough fine pores to filter out fine suspended matter from the liquid to be clarified.
- precoat filters of this type are the filter plates, in which the precoated filter aid forms a vertically arranged layer.
- Such F il- terplatten are sensitive to pressure surges and gas bubbles, such as carbon dioxide or air sucked in and against flow variations.
- the precoat of the filter medium falls off the filter plates slightly, especially if the filter operation is temporarily interrupted.
- Another known precoat filter type is that of the horizontal plate filter with porous plates. These are relatively insensitive to pressure fluctuations, but they have the disadvantage that. they often lead to deposits of filter aids of different thicknesses, so that different filter performance results at different locations on the plate filter. Furthermore, there is the disadvantage that pre-washing of filter aids is required before the start of filtration and that the removal of the mixture of slurry and filter aids is complicated.
- a third filter type for analog use is that of the filter cartridges. With these, however, the same problems arise as with the vertical filter plates described above.
- the object underlying the invention was therefore to avoid the disadvantages of the known precoat filters and to get precoat filters which have a uniform filter performance over the entire filtering surface and in which the filter aid remains adhering to the filtering surface even when the filtering operation is switched off. It is also desirable that the filter aid must not be pre-washed before the start of the filtration and that the mixture of filter aid and slurry can be easily removed after the filtration.
- the precoat filter according to the invention is characterized by a downwardly tapering outer housing with an outlet in the region of its lower end and with a lid with a liquid inlet, which is releasably connected with its edge in a pressure-tight manner, a ventilation device, and a baffle plate arranged behind this in the flow direction behind the liquid inlet and a sieve insert bearing against the inner wall of the outer housing with devices which retain the filter aid to be washed up.
- precoat filters according to the invention combine the advantages of vertical filter plates and horizontal filter plates without having the disadvantages of these known filter types. So. builds up the filter aid on the filtering surface with a uniform thickness during the precoat so that the filter performance is substantially the same over the entire surface. The filter aid adheres well to the filtering surface without slipping to the lower end of the device, even if the filtering activity is interrupted and the pressure of the precoat filter is relieved.
- the filter mass i.e.
- the mixture of filter aid and sediment can be easily removed and no pre-washing is required before the start of filtration, but the filter aid can be introduced into the precoat filter in the liquid to be filtered, so that an additional operation is omitted and a dilution of the first part of the filtering liquid, such as the wine to be clarified, is avoided by the water of the precoat.
- the precoat filter according to the invention can be used in many ways, such as precoat filtration, coarse filtration and also as a receptacle e.g. for ion exchangers or activated carbon.
- the outer housing tapering downwards can have different shapes, such as the shape of a truncated cone, a pyramid or a truncated pyramid, but the shape is preferably that of a cone with the outlet at its tip.
- Such an arrangement not only has the advantage of a higher filtration speed, but also that, after the end of the filtration, the entire filter bag with the mixture of filter aid and sediment can simply be removed and discarded and replaced by a new filter bag.
- the filter aid such as diatomaceous earth
- the filter aid can be removed without residue with the sediment and can be deposited directly with practically no further drying or other treatment.
- the wastewater is not exposed to a diatomaceous earth, while in known filter devices filter aids repeatedly get into the sewer system during cleaning work and there lead to deposits and, over time, to blockages.
- the screen insert can be made of metal or plastic, but is usually made of metal, such as steel. It is common and convenient a mesh of metal wire, since with such a mesh, even if it lies fully on a smooth inner wall of the outer housing, sufficient gaps are formed between this inner wall and the strainer insert to allow the filtered liquid to drain.
- the filter bags or round filters in the form of filter fleeces or filter fabrics are expediently made of decomposable material, such as cellulose, so that they can be easily discarded with the filter aid and the trub and can be removed as decomposable waste.
- the filter fleeces or filter fabrics can consist, for example, of cellulose fibers, cotton fibers, polypropylene fibers or polyethylene fibers.
- the filter aids used in the precoat filter according to the invention are of a conventional nature, such as diatomaceous earth, perlite or cellulose.
- the inner wall of the outer housing is expediently smooth in order not to have channels in which the filtered liquid would collect.
- the inclination of the wall of the outer housing is designed such that the wall encloses a certain angle in a vertical section through the outer housing.
- This angle should be in the range between 20 and 120 °, preferably between 30 and 90 °, especially between 45 and 75 °. It is particularly favorable if the angle enclosed in the vertical section through the outer housing by the wall, such as the two cut sections of the cone shell, is approximately 60 °.
- the baffle arranged behind the liquid inlet in the direction of flow, which covers this inlet opening, serves to evenly distribute the liquid entering the outer housing according to the edges of the outer housing and to prevent the freshly entering liquid from flowing directly onto the tapered lower end of the Flows to the outer housing.
- the baffle plate is expediently curved, the curvature pointing toward the lower tapered end of the outer housing. In this way, the liquid to be filtered enters the outer housing essentially without pressure through the slot between the cover and the baffle plate spaced from the cover.
- the cover is releasably connected to the edge of the outer housing with a conventional pressure-tight connection, such as via a conventional sealing ring which withstands the pressures prevailing in the precoat filter, for example from about 4 to 6 bar.
- a further closable opening in the lid in addition to the ventilation device, which opens into the interior of the Outer housing is connected to near its lower end projecting tube.
- This tube can be, for example, a rigid tube that ends, for example, about 20 to 25 cm above the lower end, such as the tip of the cone.
- a conical outer housing 2 with a central lower outlet 3 is attached to the frame 1.
- the wall of the outer housing 2 encloses an angle which is approximately 60 °.
- a conical sieve insert 4 lying on the inner wall of the outer housing and on this a conical filter bag 5 made of a filter fleece or filter fabric. The filter aid is then washed onto this filter bag 5 during operation of the device and builds up there, for example, in a uniform thickness of approximately 10 to 15 cm.
- the lid 6 of the outer housing is curved inwards in order to keep the volume of the residual liquid as small as possible after the device has been switched off.
- the all-round flange 7 of the cover 6 is connected via a sealing ring 8 all around with the help of screws 10 to the flange 9 of the outer housing 2 in a pressure-tight manner.
- the liquid inlet 11 with the inlet pipe 12 attached to the outside is located in the center of the cover 6.
- a baffle plate 13 which is curved downward is arranged such that it covers the liquid inlet 11.
- the liquid to be filtered entering through the liquid inlet 11 is relieved of pressure, and at the same time the liquid is distributed uniformly on all sides in the outer housing 2.
- a ventilation device 14 and a pressure gauge 15 are arranged on the cover 6.
- a further opening 16 in the cover 6 leads to a tube 17 which extends close to the tip of the conical jacket and which is connected to an outer tube 1_8 via a closure member 19.
- the closure member is in operation of the filter; 19 closed.
- the closure member 19 is opened to empty the residual liquid, the residual pressure in the precoat filter being sufficient to press at least as much of the residual liquid via the tube 17 into the outer tube 18 that the entire residual liquid in the outer housing 2 is caused by a lifting action drains away.
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Abstract
Description
- Anschwemmfilter werden'in verschiedenen Industrie- und Gewerbezweigen verwendet, wie beispielsweise bei der Klärung alkoholischer Getränke, wie insbesondere bei der Klä- 5rung von Wein. Bei dieser Kategorie von Filtern handelt es sich um'Druckfilter, bei denen auf einem relativ grobporigen Stützgerüst ein Filterhilfsmittel angeschwemmt wird und die zu klärende Flüssigkeit unter Druck durch dieses Filterhilfsmittel hindurchgepreßt wird. Das Filterhilfsmittel bildet genügend feine Poren, um feine Schwebstoffe aus der zu klärenden Flüssigkeit herauszufiltern.
- Eine übliche Form derartiger Anschwemmfilter sind die Filterplatten, bei denen das angeschwemmte Filterhilfsmittel eine senkrecht angeordnete Schicht bildet. Derartige Fil- terplatten sind empfindlich gegen Druckstöße und Gasblasen, wie solche von Kohlendioxid oder eingesaugter Luft, sowie gegen Strömungsveränderungen. Die Anschwemmungen des Filtermediums fallen von den Filterplatten leicht ab, insbesondere wenn der Filterbetrieb zeitweilig unterbrochen wird. Hinzu kommt noch der Nachteil, daß die Rüstzeiten bei Filterplatten relativ groß sind.
- Eine andere bekannte Anschwemmfiltertype ist die der waagerechten Tellerfilter mit porösen Platten. Diese sind relativ unempfindlich gegen Druckschwankungen, doch haben sie den Nachteil, daß. sie häufig zu unterschiedlich dicken Ablagerungen von Filterhilfsmittel führen, so daß eine unterschiedliche Filterleistung an verschiedenen Stellen des Tellerfilters resultiert. Weiterhin besteht der Nachteil, daß eine Voranschwemmung von Filterhilfsmittel vor Filtrationsbeginn erforderlich ist und daß die Entfernung des Gemisches von Trub und Filterhilfsmittel kompliziert ist.
- Eine dritte Filtertype für analoge Verwendung ist die der Filterkerzen. Bei diesen aber treten die gleichen Probleme wie bei den oben geschilderten senkrechten Filterplatten auf.
- Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand somit darin, die Nachteile der bekannten Anschwemmfilter zu vermeiden und Anschwemmfilter zu bekommen, die eine gleichmäßige Filterleistung auf der gesamten Filtrierfläche haben und bei denen das Filterhilfsmittel selbst beim Abstellen des Filtrierbetriebes auf der Filtrierfläche haften bleibt. Weiterhin ist erwünscht, daß keine Voranschwemmung des Filterhilfsmittels vor dem Filtrationsbeginn erforderlich ist und daß nach der Filtration das Gemisch von Filterhilfsmittel und Trub leicht entfernt werden kann.
- Das erfindungsgemäße Anschwemmfilter ist gekennzeichnet durch ein sich nach unten verjüngendes Außengehäuse mit einem Auslauf im Bereich seines unteren Endes und mit einem mit seinem Rand druckdicht lösbar verbundenen Deckel mit einem Flüssigkeitseinlauf, eine Be- und Entlüftungseinrichtung, eine in Strömungsrichtung hinter dem Flüssigkeitseinlauf diesen überdeckend angeordnete Prallplatte und einen an der Innenwand des Außengehäuses anliegenden Siebeinsatz mit Einrichtungen, die das anzuschwemmende Filterhilfsmittel zurückhalten.
- Diese erfindungsgemäßen Anschwemmfilter vereinigen in sich die Vorteile senkrechter Filterplatten und waagerechter Filterteller, ohne die Nachteile dieser bekannten Filtertypen zu haben. So.baut sich bei der Anschwemmung das Filterhilfsmittel auf der Filtrierfläche in gleichmäßiger Dicke auf, so daß die Filterleistung über der gesamten Fläche im wesentlichen gleich ist. Das Filterhilfsmittel haftet gut auf der Filtrierfläche, ohne zu dem unteren Ende der Vorrichtung abzurutschen, selbst wenn die Filtriertätigkeit unterbrochen und der Druck des Anschwemmfilters entlastet wird. Die Filtermasse, d.h. das Gemisch von Filterhilfsmittel und Trub, kann leicht entfernt werden, und es ist keine Voranschwemmung vor Filtrationsbeginn erforderlich, sondern das Filterhilfsmittel kann in der zu filtrierenden Flüssigkeit in das Anschwemmfilter eingeführt werden, so daß ein zusätzlicher Arbeitsgang entfällt und eine Verdünnung des ersten Teils der zu filtrierenden Flüssigkeit, wie des zu klärenden Weins, durch das Wasser der Voranschwemmung vermieden wird.
- Das Anschwemmfilter nach der Erfindung ist vielfältig anwendbar, wie zur Anschwemmfiltration, zur Grobfiltration und auch als Aufnahmegefäß z.B. für Ionenaustauscher oder Aktivkohle.
- Das sich nach unten verjüngende Außengehäuse kann unterschiedliche Form haben, wie die Form eines Kegelstumpfes, einer Pyramide oder eines Pyramidenstumpfes, doch ist die Form vorzugsweise die eines Kegels, an dessen Spitze sich der Auslauf befindet.
- Es ist möglich, den an der Innenwand des Außengehäuses anliegenden Siebeinsatzes, der also im Falle eines kegelförmigen Außengehäuses ebenfalls kegelförmig ausgebildet ist, so engmaschig zu machen, daß durch diesen Siebeinsatz selbst das anzuschwemmende Filterhilfsmittel zurückgehalten wird. Um den Durchlauf aber zu vergrößern, ist es bevorzugt, einen weitermaschigen Siebeinsatz zu verwenden, dessen Maschengrößen zu groß sind, um das Filterhilfsmittel direkt zurückzuhalten. In diesem Fall wird auf den Siebeinsatz eine Filtertüte oder ein tütenartig gefaltetes Rundfilter angeordnet, die aus einem Filtervlies oder Filtergewebe bestehen. Auf diesem Filtervlies oder Filtergewebe sammelt sich dann das angeschwemmte Filterhilfsmittel in üblicher Schichtdicke, wie in einer Dicke von 10 bis 15 cm an.
- Eine derartige Anordnung hat nicht nur den Vorteil größerer Filtrationsgeschwindigkeit, sondern auch den, daß nach Beendigung der Filtration die gesamte Filtertüte mit dem Gemisch von Filterhilfsmittel und Trub einfach herausgenommen und weggeworfen und durch eine neue Filtertüte ersetzt werden kann.
- Mit den Filtertüten kann das Filterhilfsmittel, wie Kieselgur, mit der Trubmasse rückstandslos entfernt werden und praktisch ohne weitere Trocknung oder sonstige Behandlung direkt deponiert werden. Eine Kieselgurbelastung des Abwassers erfolgt hierbei nicht, während bei bekannten Filtereinrichtungen immer wieder Filterhilfsmittel bei Reinigungsarbeiten in die Kanalisation gelangt und dort zu Ablagerungen und mit der Zeit zu Verstopfungen führt.
- Der Siebeinsatz kann aus Metall oder Kunststoff bestehen, besteht aber im Regelfall aus Metall, wie Stahl. Er ist gewöhnlich und zweckmäßig ein Maschengewebe aus Metalldraht, da bei einem solchen Maschengewebe selbst dann, wenn dieses auf einer glatten Innenwandung des Außengehäuses voll anliegt, ausreichend Zwischenräume zwischen dieser Innenwandung und dem Siebeinsatz gebildet werden, um den Ablauf der filtrierten Flüssigkeit zu ermöglichen.
- Die Filtertüten oder Rundfilter in der Form von Filtervliesen oder Filtergeweben bestehen zweckmäßig aus verrottbarem Material, wie Cellulose, um ohne weiteres mit dem Filterhilfsmittel und dem Trub weggeworfen und als verrottbarer Abfall beseitigt werden zu können. Die Filtervliese oder Filtergewebe können beispielsweise aus Cellulosefasern, Baumwollfasern, Polypropylenfasern oder Polyäthylenfasern bestehen.
- Die in dem erfindungsgemäßen Anschwemmfilter verwendeten Filterhilfsmittel sind von üblicher Beschaffenheit, wie Kieselgur, Perlite oder Cellulose.
- Die Innenwandung des Außengehäuses ist zweckmäßig glatt ausgebildet, um keine Kanäle zu haben, in denen sich die filtrierte Flüssigkeit sammeln würde.
- Es ist von besonderem Vorteil, wenn die Neigung der Wandung des Außengehäuses derart ausgebildet ist, daß in einem senkrechten Schnitt durch das Außengehäuse die Wandung einen bestimmten Winkel einschließt. Dieser Winkel sollte im Bereich zwischen 20 und 120°, vorzugsweise zwischen 30 und 90°, besonders zwischen 45 und 75° liegen. Besonders günstig ist es, wenn der in dem senkrechten Schnitt durch das Außengehäuse von der Wandung, wie den beiden geschnittenen Abschnitten des Kegelmantels, eingeschlossene Winkel etwa 60° beträgt.
- Würde der eingeschlossene Winkel, der in der Zeichnung mit d bezeichnet ist, kleiner als 20° sein, bekäme man die gleichen Nachteile wie bei senkrechten Filterplatten. Bei einem Winkel größer als 120° bekäme man andererseits die Nachteile waagerechter Filterteller. Insbesondere in den bevorzugten engeren Bereichen und in optimaler Weise bei einem eingeschlossenen Winkel von etwa 60°, werden aber die Nachteile beider bekannten Anschwemmfiltertypen vermieden.
- Es ist zweckmäßig, den Flüssigkeitseinlauf an dem Deckel mittig anzuordnen. Auf diese Weise bekommt man eine gleichmäßige Verteilung der einlaufenden Flüssigkeit in dem gesamten Außengehäuse.
- Die in Strömungsrichtung hinter dem Flüssigkeitseinlauf angeordnete Prallplatte, die diese Einlauföffnung überdeckt, dient dazu, die in das Außengehäuse eintretende Flüssigkeit nach den Rändern des Außengehäuses gleichmäßig zu verteilen und zu vermeiden, daß die frisch eintretende-Flüssigkeit als Strahl direkt auf das verjüngte untere Ende des Außengehäuses zuströmt.
- Zweckmäßig ist die Prallplatte gewölbt ausgebildet, wobei die Wölbung zu dem unteren verjüngten Ende des Außengehäuses hin weist. Auf diese Weise tritt die zu filtrierende Flüssigkeit im wesentlichen drucklos durch den Schlitz zwischen dem Deckel und der von dem Deckel beabstandeten Prallplatte in das Außengehäuse ein.
- Der Deckel ist mit einer üblichen druckdichten Verbindung mit dem Rand des Außengehäuses lösbar verbunden, wie über einen üblichen Dichtungsring, der den in dem Anschwemmfilter herrschenden Drücken, wie beispielsweise von etwa 4 bis 6 bar, standhält.
- Beim Abstellen des Filterbetriebes bleibt Restflüssigkeit in dem Filter stehen. Um diese Menge klein zu halten, ist es zweckmäßig, den Deckel nach innen gewölbt auszubilden.
- Weiterhin ist es zweckmäßig, in dem Deckel zusätzlich zu der Be- und Entlüftungseinrichtung eine weitere verschließbare öffnung vorzusehen, die mit einer ins Innere des Außengehäuses bis in die Nähe von dessen unterem Ende ragenden Röhre verbunden ist. Diese Röhre kann beispielsweise ein starrer Schlauch sein, der beispielsweise etwa 20 bis 25 cm oberhalb des unteren Endes, wie der Kegelspitze, endet. Beim öffnen dieser verschließbaren öffnung reicht der Restdruck in dem Anschwemmfilter nach der Erfindung nach dem Abstellen des Filtrierbetriebes aus, die Restflüssigkeit durch die Röhre zu drücken, wobei an der Außenseite der verschließbaren öffnung zweckmäßig ein weiteres Rohr angesetzt ist, so daß die gesamte Restflüssigkeit nach dem Heber-Prinzip unter Ausnutzung des Restdruckes abgehebert und aus dem Außengehäuse entfernt werden kann.
- Durch die Zeichnung, die einen senkrechten Schnitt durch ein Anschwemmfilter nach der Erfindung zeigt, wird diese weiter erläutert. In der Zeichnung ist auf dem Gestell 1 ein kegelförmiges Außengehäuse 2 mit einem mittigen unteren Auslauf 3 befestigt. Im senkrechten Schnitt schließt die Wandung des Außengehäuses 2 einen Winkelte ein, der etwa 60° beträgt. Im Inneren des Außengehäuses 2 befindet sich an der Innenwandung des Außengehäuses anliegend ein ebenfalls kegelförmiger Siebeinsatz 4 und auf diesem eine kegelförmige Filtertüte 5 aus einem Filtervlies oder Filtergewebe. Auf dieser Filtertüte 5 wird dann im Betrieb der Vorrichtung das Filterhilfsmittel angeschwemmt und baut sich dort beispielsweise in einer gleichmäßigen Dicke von etwa 10 bis 15 cm auf.
- Der Deckel 6 des Außengehäuses ist nach innen gewölbt, um das Volumen der Restflüssigkeit nach dem Abstellen der Vorrichtung möglichst klein zu halten. Der ringsum laufende Flansch 7 des Deckels 6 ist über einen Dichtungsring 8 ringsum mit Hilfe von Schrauben 10 mit dem Flansch 9 des Außengehäuses 2 druckdicht verbunden.
- Mittig in dem Deckel 6 befindet sich der Flüssigkeitseinlauf 11 mit dem außen angesetzten Zulaufrohr 12.
- In Strömungsrichtung hinter dem Flüssigkeitseinlauf 11 und im Abstand von dem Deckel 6 ist eine nach unten gewölbte Prallplatte 13 derart angeordnet, daß sie den Flüssigkeitseinlauf 11 überdeckt. Durch diese Prallplatte 13 wird der durch den Flüssigkeiteinlauf 11 eintretenden zu.filtrierenden Flüssigkeit der Druck genommen, und gleichzeitig wird die Flüssigkeit nach allen Seiten gleichmäßig in dem Außengehäuse 2 verteilt.
- Weiterhin ist an dem Deckel 6 eine Be- und Entlüftungseinrichtung 14 sowie ein Manometer 15 angeordnet.
- Durch eine weitere öffnung 16 in dem Deckel 6 führt eine bis nahe an die Spitze des Kegelmantels reichende Röhre 17, die über ein Verschlußorgan 19 mit einer Außenröhre 1_8 verbunden ist. Im Betrieb des Filters ist das Verschlußorgan; 19 verschlossen. Nach dem Abstellen der Vorrichtung wird zur Entleerung der Restflüssigkeit das Verschlußorgan 19 geöffnet, wobei der Restdruck in dem Anschwemmfilter ausreicht, zumindest so viel von der Restflüssigkeit über die Röhre 17 in die Außenröhre 18 zu drücken, daß die gesamte Restflüssigkeit in dem Außengehäuse 2 durch Heberwirkung abfließt.
Claims (9)
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